CN209908427U - 一种二层台机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种二层台机械手。该种二层台机械手包括连接座、水平转动机构、后座、后臂机构、竖直转动机构、连杆、中间座、前臂机构、前座、夹持机构，连接座下端安装有水平转动机构，水平转动机构下端安装有后座，后座安装有后臂机构、竖直转动机构，后臂机构与前臂机构的下端都铰接于中间座，后臂机构与前臂机构间设置有连杆机构，连杆机构使前臂机构在后臂机构运动时能产生相对应的运动，前臂机构上端与前座连接，前座上端安装有夹持管柱的夹持机构。该种二层台机械手可在一定空间范围内运动，连杆机构加强了结构的强度并对前臂起支撑作用，还使前臂对应后臂做相应运动，夹持机构用于夹持管柱，实现了无人取放管柱，达到安全作业目的。

Description

一种二层台机械手

技术领域

本实用新型涉及石油开采中管柱处理技术领域，特别涉及一种能自动抓取管柱的机械手。

背景技术

大修井是石油开采的一个重要作业内容，大修井作业的主要设备则是车载修井机(也叫车载钻机)，在大修井作业过程中管柱处理占了整个作业的很大比重，劳动强度大、工作时间长、安全风险高、工作环境差，大修井二层台机械手则是一种取代人工高空作业的一种设备。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种抓取杆件的机械手，从而实现高空无人自动取放管柱，达到安全高效作业的目的。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型一种二层台机械手采用如下技术方案：一种二层台机械手，包括连接座、水平转动机构、后座、后臂机构、竖直转动机构、连杆、中间座、前臂机构、前座、夹持机构，所述连接座下端安装有所述水平转动机构，所述水平转动机构下端安装有所述后座，所述水平转动机构驱动所述后座在水平面内转动，所述后座安装有所述后臂机构、竖直转动机构，所述竖直转动机构还与所述后臂机构连接并驱动后臂机构在竖直平面内转动，所述后臂机构与所述前臂机构的下端都铰接于所述中间座，所述后臂机构与前臂机构间设置有所述连杆机构，所述连杆机构使所述前臂机构在所述后臂机构运动时能产生相对应的运动，所述前臂机构上端与所述前座连接，所述前座上端安装有夹持管柱的所述夹持机构。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步地：所述后臂机构包括相互平行的两根后臂杆，所述后臂杆一端与所述后座铰接，另一端与所述中间座铰接，两根所述后臂杆、后座、中间座形成平行四边形结构；所述前臂机构包括相互平行的两根前臂杆，所述前臂杆一端与所述中间座铰接，另一端与所述前座铰接，两根所述前臂杆、中间座、前座形成平行四边形结构。本步的有益效果：根据平行四边形结构的特性可知，平行四边形连杆结构在形状发生变化时，相对应的边始终保持平行，所以不论后臂杆如何转动前臂杆端部铰接的前座只会在竖直平面运动，而前座相对于竖直方向的角度不会发生变化。

进一步地：所述连杆机构包括后臂连杆与前臂连杆，所述后臂连杆一端与任意一根所述后臂杆固接，所述后臂连杆的另一端与所述前臂连杆铰接，所述前臂连杆的另一端与任意一根所述前臂杆铰接，所述中间座上端还连接有限位板，所述限位板设置于所述后臂连杆上端，所述限位板用于限制后臂连杆运动上极限位置。本步的有益效果：连杆机构一方面对前臂起到支撑作用，另一方面，当后臂相对于后座转动时，连杆机构使前臂绕着中间座转动，并能发生相对应的运动。

进一步地：所述夹持机构包括固定座、第一驱动机构、夹板、第二驱动机构、挡板，所述固定座安装于所述前座上端，所述固定座中部安装有第一驱动机构，所述夹板有两块，对称安装于所述第一驱动机构两侧，所述第一驱动机构驱动所述夹板相互分离或者靠近，所述夹板前端铰接有所述挡板，所述挡板与所述第二驱动机构连接，所述第二驱动机构有两组，分别安装于对应的所述夹板，所述第二驱动机构驱动所述挡板绕铰接点转动。本步的有益效果：所述夹板在第一驱动机构的驱动下可以实现夹持管柱的运动，而夹板前端的挡板可以防止管件从夹板间脱出。

进一步地：所述水平转动机构与所述竖直转动机构都是伺服电机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过水平转动机构可以实现该种机械手水平方线360°的旋转，竖直转动机构可以实现该种机械手在竖直方向内的运动，而连杆机构一方面保证了该种机械手具有足够的强度，另一方面当后臂相对于后座转动时，前臂对应于后臂会发生相对应的运动，而前座的夹持机构用于夹持管柱，该种机械手可以实现高空无人自动取放管柱，达到安全高效作业的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为夹持机构的三维示意图；

图4为图1中A的局部放大图；

图5为图3中B的局部放大图；

图6为图1中C的局部放大图；

图7为图2中D的局部放大图。

其中，1连接座，2水平转动机构，3后座，4后臂机构，401后臂杆，5竖直转动机构的，6连杆，601后臂连杆，602前臂连杆，603限位板，7中间座，8前臂机构，801前臂杆，9前座，10夹持机构，1001固定座，1002夹板，1003挡板，1004第一直线驱动装置，1005固定块，1006固定轴，1007第一导向轴，1008八字孔，1009第二直线驱动装置，1010第一连杆，1011第二连杆，1012第二导向轴。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，一种二层台机械手，包括连接座1、水平转动机构2、后座3、后臂机构4、竖直转动机构5、连杆6、中间座7、前臂机构8、前座9、夹持机构10，连接座下端安装有水平转动机构，水平转动机构下端安装有后座，水平转动机构驱动后座在水平面内转动，后座安装有后臂机构、竖直转动机构，竖直转动机构还与后臂机构连接并驱动后臂机构在竖直平面内转动，后臂机构与前臂机构的下端都铰接于中间座，后臂机构与前臂机构间设置有连杆机构，连杆机构使前臂机构在后臂机构运动时能产生相对应的运动，前臂机构上端与前座连接，前座上端安装有夹持管件的夹持机构。

其中，如图1所示，水平转动机构与竖直转动机构都是伺服电机，水平转动机构的输出轴竖直向下设置并与后座连接，竖直转动机构安装于后座的侧边，竖直转动机构的驱动轴与后臂连接并且其驱动轴的轴线、后臂与后座铰接处的轴线重合。

其中，如图1所示，后臂机构包括相互平行的两根后臂杆401，后臂杆一端与后座铰接，另一端与中间座铰接，两根后臂杆、后座、中间座形成平行四边形结构；前臂机构包括相互平行的两根前臂杆801，前臂杆一端与中间座铰接，另一端与前座铰接，两根前臂杆、中间座、前座形成平行四边形结构。

其中，如图1、4所示，连杆机构包括后臂连杆601与前臂连杆602，后臂连杆一端与任意一根后臂杆固接，后臂连杆的另一端与前臂连杆的端部铰接，前臂连杆的另一端与任意一根前臂杆中部铰接，中间座上端还连接有限位板603，限位板设置于后臂连杆上端，限位板用于限制后臂连杆运动上极限位置。

如图1、3、5、6、7所示，夹持机构包括固定座1001、第一驱动机构、夹板1002、第二驱动机构、挡板1003，固定座安装于前座上端，固定座中部安装有第一驱动机构，第一驱动机构包括第一直线驱动装置1004、固定块1005、固定轴1006、第一导向轴1007，第一直线驱动装置安装于靠近前臂一侧固定块的端部，第一直线驱动装置的活动端朝向远离前臂一侧方向伸出并与固定块连接，固定轴有两根，对称设置于固定块两侧，夹板板面对应于固定轴开设有通孔，固定轴间隙插接于该通孔中，夹板上下两端面设置有竖直排布的第一导向轴，而固定座具有上下两个板面并在该上下两个板面开设有八字孔1008，八字孔与第一导向轴相匹配，第一导向轴与其对应的八字孔滑动连接，第一直线驱动装置推动固定块沿直线方向运动，第一导向轴在八字孔中运动，八字孔的孔壁给第一导向轴推力，该推力方向垂直于第一导向轴与八字孔的接触面，该推力的一个分量平行于固定轴的轴线，使得夹板同时沿固定轴滑动，从而实现了夹板相互分离或者靠近；夹板前端铰接有挡板，挡板与第二驱动机构连接，第二驱动机构有两组，分别安装于对应的夹板，第二驱动机构包括第二直线驱动装置1009、第一连杆1010、第二连杆1011、第二导向轴1012，第二直线驱动装置安装于夹板，第二直线驱动装置的活动端朝向远离前臂的一侧伸出并与第一连杆的端部铰接，第一连杆分为两部分，分别为第一杆体与第二杆体，第一杆体与第二杆体首尾相连并成钝角设置，第二杆体板面平行于第二杆体轴线开设有导向孔，导向孔中与第二导向轴滑动连接，第二导向轴与固定座固接，第二杆体端部与第二连杆端部铰接，第二连杆另一端与挡板中部铰接，挡板中部一端伸入两夹板之间，另一端通过竖直设置的转轴与固定座铰接，第二驱动机构驱动挡板绕铰接点转动。

第一直线驱动装置与第二直线驱动装置采用直流无刷电杠，从而实现闭环精确控制电动缸的伸出长度，使该种机械手可以实现精确地运动控制。

本实用新型的具体工作过程与原理：

通过水平转动机构可以实现该种机械手水平方线360°的旋转，竖直转动机构可以实现该种机械手在竖直方向内的运动，而连杆机构一方面保证了该种机械手具有足够的强度，对前臂起到支撑作用，另一方面当后臂相对于后座在竖直平面内转动时，前臂在连杆机构的推动下，会发生相对应的运动，而前座的夹持机构中夹板用于夹持管柱，挡板将管柱限制于夹板中，该种机械手可以实现高空无人自动取放管柱，达到安全高效作业的目的

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (5)

1.一种二层台机械手，其特征在于：包括连接座、水平转动机构、后座、后臂机构、竖直转动机构、连杆、中间座、前臂机构、前座、夹持机构，所述连接座下端安装有所述水平转动机构，所述水平转动机构下端安装有所述后座，所述水平转动机构驱动所述后座在水平面内转动，所述后座安装有所述后臂机构、竖直转动机构，所述竖直转动机构还与所述后臂机构连接并驱动后臂机构在竖直平面内转动，所述后臂机构与所述前臂机构的下端都铰接于所述中间座，所述后臂机构与前臂机构间设置有所述连杆机构，所述连杆机构使所述前臂机构在所述后臂机构运动时能产生相对应的运动，所述前臂机构上端与所述前座连接，所述前座上端安装有夹持管柱的所述夹持机构。

2.根据权利要求1所述的二层台机械手，其特征在于：所述后臂机构包括相互平行的两根后臂杆，所述后臂杆一端与所述后座铰接，另一端与所述中间座铰接，两根所述后臂杆、后座、中间座形成平行四边形结构；所述前臂机构包括相互平行的两根前臂杆，所述前臂杆一端与所述中间座铰接，另一端与所述前座铰接，两根所述前臂杆、中间座、前座形成平行四边形结构。

3.根据权利要求2所述的二层台机械手，其特征在于：所述连杆机构包括后臂连杆与前臂连杆，所述后臂连杆一端与任意一根所述后臂杆固接，所述后臂连杆的另一端与所述前臂连杆铰接，所述前臂连杆的另一端与任意一根所述前臂杆铰接，所述中间座上端还连接有限位板，所述限位板设置于所述后臂连杆上端，所述限位板用于限制后臂连杆运动上极限位置。

4.根据权利要求3所述的二层台机械手，其特征在于：所述夹持机构包括固定座、第一驱动机构、夹板、第二驱动机构、挡板，所述固定座安装于所述前座上端，所述固定座中部安装有第一驱动机构，所述夹板有两块，对称安装于所述第一驱动机构两侧，所述第一驱动机构驱动所述夹板相互分离或者靠近，所述夹板前端铰接有所述挡板，所述挡板与所述第二驱动机构连接，所述第二驱动机构有两组，分别安装于对应的所述夹板，所述第二驱动机构驱动所述挡板绕铰接点转动。

5.根据权利要求4所述的二层台机械手，其特征在于：所述水平转动机构与所述竖直转动机构都是伺服电机。

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